代工厂商在2019年开始有限度地使用极紫外（EUV）光刻技术进行芯片的大批量制造（HVM）。

当时，ASML的Twinscan NXE扫描仪足以满足生产要求，但整个EUV生态系统还不足够。

影响EUV的因素之一是缺少用于光掩模的防护膜，这限制了EUV工具的使用并影响了产量。幸运的是，由于最近推出了可用于生产的EUV防护膜，因此防护膜的状况终于得到了改善，而且情况有望在未来几年得到改善。保护标线近年来，ASML凭借其Twinscan NXE EUV光刻工具取得了长足进步，从而改善了光源的性能，可用性时间和生产率。

其业界同行也做了很多工作，以使使用EUV设备的大批量制造（HVM）成为可能。尽管如此，EUV生态系统仍需要进一步发展。半导体供应链面临的EUV面临的最臭名昭著的挑战之一是薄膜防护膜的开发，而这种防护膜两年前还没有面世，这就是为什么TSMC和Samsung Foundry必须发明方法来使用无保护膜的EUV扫描仪。

供参考：带掩模版的16nm TSMC膜盒薄膜通过将其与可能落在其表面上的颗粒隔离开，从而在芯片生产流程中保护6×6英寸光掩模（掩模版），否则会损坏它们或在生产中给晶圆造成缺陷。每个EUV工具的标线片售价为300,000美元，因此芯片制造商迫切希望保护它们免受微粒甚至EUV辐射本身的损害，因为这样可以降低成本。同时，降低与收益率相关的风险也许更为重要。

反过来，对薄膜的需求则根据制造商和所用光掩模的类型而有所不同。英特尔以其大型CPU裸片而闻名，它倾向于使用单裸片光罩，这意味着粒子引入的仅一个掩膜缺陷会自动杀死整个裸片。

同时，如果使用25晶粒的光掩模，粒子加法器将“仅”导致产率降低4％（一个死晶粒），这就是为什么对于较小的芯片和多晶粒的光掩模，无需使用防护膜即可摆脱困境的原因。

ASML领先。目前在得知没有人能够保证超复杂的EUV扫描仪100％不含有害颗粒后，该行业开始为EUV工具开发保护膜，这是相对较晚的时间，这就是为什么它们在2019年尚未准备就绪的原因。与深紫外线（DUV）光刻设备一起使用的光掩模膜盒是常见且便宜的。相比之下，由于EUV的光掩模与DUV的光掩模不同（EUV掩模本质上是250到350 nm厚的堆叠，在基板上具有40到50个交替的硅和钼交替层），因此这种标线的防护膜也大不相同。

特别是，极紫外光的波长非常短，这意味着其防护膜有许多要求，使其不易生产且价格昂贵。EUV防护膜必须非常薄，不应影响掩模版的反射特性，应具有较高的透射率（透射率越高，扫描仪的生产率越高），应维持较高的EUV功率水平并承受极端温度（从600ºC至1,000ºC的未来）。

ASML的EUV Pellicle（图片来源：半导体工程）技术人员主要成员Emily Gallagher说：“大多数材料在能量更高的13.5nm EUV波长上都具有非常强的吸收能力，即使选择了大多数EUV透明材料，其膜也必须非常薄才能达到90％的透射率。”在Imec。“这种薄膜通常不能保持足够的强度，无法在所需的尺寸下独立放置。此外，EUV扫描仪的环境与许多材料不兼容，会使防护膜经受抽气－排气循环的作用。”根据SemiEngineering的说法，迄今为止，已经出现了许多EUV防护膜选项：

ASML于2019年推出了首款EUV防护薄膜，并将该技术授权给三井化学，该公司计划在2021年第二季度开始批量销售。此后，ASML改进了防护薄膜。

Imec已公开了其基于碳纳米管的防护膜的测试结果。

石墨烯广场，科德宝密封技术（FST）和一些大学正在开发自己的防护膜。

到目前为止，只有ASML设法为实际可用的EUV工具创建了商业上可行的防护膜。ASML的防护膜基于厚度为50 nm的多晶硅。早在2016年，他们就展示了在模拟175W光源上的78％的传输率。目前，ASML可以出售透射率达88％的防护膜。不久，三井将开始大量供应此类防护膜。ASML由金属硅化物制成的最新原型展示了90.6％的透射率，0.2％的不均匀性以及在400W光源下反射率小于0.005％的情况。

ASML防护薄膜产品经理Raymond Maas在接受Bits＆Chips.nl采访时说：“此次升级支持我们的路线图，最终将使电源功率高达400瓦。” “在该功率水平下，薄膜被加热到600ºC，而多晶硅则无法承受。”相比之下，Imec的原型防护膜的透射率为97.7％。

实际上，从长远来看，当可以使用更高级的光源时，将需要更复杂的防护膜，这就是Imec基于碳纳米管的防护膜将发挥作用的地方。“很少有材料具有超过90％的高EUV透射率的潜力，甚至更少的材料可以同时兼容超过600W的EUV功率。

此外，防护膜必须坚固，才能悬挂在大面积的面具上（〜 110mm x 140mm），”来自Imec的研究人员Joost Bekaert说。不幸的是，目前尚不清楚Imec的基于碳纳米管的防护膜何时准备就绪。概括台积电（TSMC）和三星铸造（Samsung Foundry）发明了使用EUV光刻工具而没有用于较小芯片的多管芯光掩模上没有防护膜的方法，但是这种方法存在风险，因为任何颗粒添加剂都可能成为导致良率下降的缺陷。

此外，这样的方法对于较大的芯片和单管芯光掩模来说是有风险的，因此，防护膜对于使用EUV工具制造大型管芯至关重要。

也就是说，无论光掩模的尺寸大小如何，都需要使用防护膜来提高EUV产量并降低整个领域的风险。

总体而言，EUV防护膜的使用和改进将是一个循序渐进的过程。由ASML开发和制造的初始防护膜，不久将由三井制造，足以满足当今的某些需求，但其透射水平仍有改进的空间，这由ASML和Imec的下一代原型证明。由于这些机器将拥有更强大的信号源，因此也需要更好的防护膜来应对未来的扫描仪。

但是，由于这样的防护膜具有许多无可争议的优点，它们将被芯片制造商使用，因为即使以一些生产率为代价，它们也可以帮助提高产量。